5. Problemlösetechniken

Objektorientierte Programmierung (8)

Projekt: Tauglichkeitstester

6. Das Projekt - Die Klasse Test

Es soll hier noch einmal aufgezeigt werden, wie komplexere Probleme allgemein angegangen werden.

6.1 Objektorientierte Analyse (OOA)

a) Grobanalyse - Pflichtenheft

1. Das Programm enthält folgende Teile:
• Reaktionstest:
  Es erscheint zunächst eine Ampel, die rot zeigt. Beim Umschalten auf grün muss die Stopptaste gedrückt werden. Die Reaktionszeit wird gemessen und angezeigt. Wird der Test zu früh gestoppt, so gibt es eine Strafe (Reaktionszeit = 3 s).
• Test des räumlichen Einschätzungsvermögens:
  Ein Quadrat mit zufälliger Größe, welches ein Tor symbolisiert, wird für 2 s gezeigt. Anschließend erscheint ein kleiner Ballon, der sich vergrößert. Die Testperson reagiert möglichst genau dann, wenn sie glaubt, dass der sich vergrößernde Ballon noch durch das Tor passt. Die Bewertung ergibt sich aus der prozentualen Größenabweichung.
• Test der Konzentrationsfähigkeit:
  Es wird zufällig eine der Ziffern 0..9 angezeigt. Anschließend muss die entsprechende Zifferntaste gedrückt werden. Die Reaktionszeit wird gemessen. Wird eine falsche Taste gedrückt, so läuft die Zeit weiter, bis die richtige Taste gedrückt wird.
2. Die Ergebnisse werden angezeigt.
3. Eine Bewertung des gesamten Test erfolgt nicht, die Ergebnisse werden nicht zusammengefasst oder gespeichert.
4. Ein Umschalten zwischen den Testarten ist möglich.
5. Der Tauglichkeitstester soll für beliebige (erwachsene) Benutzer ohne Vorkenntnisse benutzbar sein.
6. Für jede Testart wird ein Hilfetext angeboten.
7. Der Tauglichkeitstester läuft auf Windows-Rechnern.
8. Wegen möglicher Erweiterungen ist eine objektorientierte Modellierung und Programmierung vorgesehen.

b) Geschäftsprozesse

Für den Tauglichkeitstester lassen sich folgende Geschäftsprozesse (GP) identifizieren, die von dem Akteur "Testperson" ausgelöst werden:

• Reaktionszeit testen
• Einschätzungsvermögen testen
• Konzentrationsvermögen testen

Dies wird in einem Geschäftprozessdiagramm (auch Use-Case-Diagramm) wie folgt dargestellt:

Beschreibung der Geschäftsprozesse

GP Reaktion testen

In ähnlicher Weise werden Einschätzung und Konzentration beschrieben.

c) Identifikation von Klassen

Aus dem Pflichtenheft und den GP findet man mit Hilfe der Substantivmethode (Substantive bei der Beschreibung benutzen):

Fahrtauglichkeitstester, Anwender, Reaktionstest, Einschätzungstest, Konzentrationstest, Test, Ergebnis, Ampel, Reaktionszeit, Bewertung, Quadrat, Ballon, Testperson, Reaktion, Abwertung.

Wir identifizieren die folgenden Objekte:

• Fahrtauglichkeitstester
• Reaktionsvermögen
• Einschätzungsvermögen
• Konzentrationsvermögen
• Ampel
• Quadrat
• Ballon

Zur Messung der Reaktionszeit wird eine Uhr benötigt.

d) Beschreibung von Attributen und Methoden

Die Attribute und Methoden der Klassen Stoppuhr, Figur, Kreis, Ballon, Quadrat und Ampel sind bereits festgelegt.
Es muss nun noch eine Betrachtung der Testklassen erfolgen.

Hierfür einige Informationen zu den Testklassen:

• Man muss jeden Test starten und stoppen können
• Wenn ein Test gestartet ist, so kann er nur durch einen Stopp beendet werden.
• Jeder Test soll das Ergebnis des aktuellen Versuches ausgeben.
• Bei jedem Test wird ein Hilfetext angeboten.

Diese Informationen führen auf eine erste grobe Modellierung und Beschreibung der Methoden der Testklassen.

Betrachten wir die verfeinerte Modellierung der Klasse ReaktionsTest:

Attribute der Klasse Reaktion:

Ergebnis:
  Speichert das Ergebnis beim Test
Aktiv:
  Speichert, ob der Test aktiv ist
Stoppuhr:
  Wird zur Zeitmessung benötigt
Ampel:
  Wird zur Darstellung benötigt

Methoden der Klasse Reaktiontest:

starten()

• Ampel zeigen
• Nach einer gewissen Zeit Ampel auf grün stellen
• Uhr starten

stoppen()

• Wenn Ampel rot ist, dann ist das Ergebnis 3 s (Strafe)
• Wenn Ampel grün ist und der Test läuft, dann
• Uhr stoppen
• Ergebnis berechnen
• Keine Reaktion, wenn der Test nicht läuft

zeigeHilfe()

• Liefert einen Hilfstext über die Durchführung des Tests zurück

warten()

• Stoppt die Programmausführung für eine gewisse Zeit

getErgebnis()

• Liefert die Zeit in ms zurück

isAktiv()

• Liefert den Wert des Attributs Aktiv zurück

Darstellung der Klasse Reaktion in UML:

e) Ermittlung von Vererbungsstrukturen

Die drei Testarten haben Gemeinsamkeiten (z.B. Test starten usw.). Deshalb bietet sich eine Generalisation an, d.h. Bildung einer Oberklasse, um Testklassen durch Vererbung zu erzeugen.
Weiterhin haben wir eine Vererbungsstruktur bei den Figuren, was wir schon betrachtet haben.

Übung

Wie kann man die verschiedenen Testklassen durch Vererbung erhalten?
Welche Methoden der Oberklasse Test sind abstrakt, welche Methoden werden überschrieben?

f) Identifikation von Assoziationen

Wir können Assoziationen zwischen folgenden Objekten identifizieren.

• Die Klasse Reaktionstest hat als Assoziation eine Ampel und eine Stoppuhr.
• Die Klasse Einschaetzungstest hat als Assoziation ein Quadrat und einen Ballon.
• Die Klasse Konzentrationstest hat als Assoziation eine Stoppuhr.

Übung

Erstellen Sie aus den oben beschriebenen Informationen ein Klassendiagramm aller am Projekt beteiligten Klassen. Achten Sie auf Vererbung und Assoziationen. Tragen Sie auch die Kardinalitäten ein.

g) Dynamische Modellierung

Das dynamische Modell repräsentiert das zeitliche Verhalten von Objekten.
Ein Geschäftsprozess wird in mehrere selbstständige Teilprozesse (Szenarios) zerlegt.
In Sequenzdiagrammen kann für jedes Szenario der Nachrichtenfluss zwischen Instanzen und deren zeitliche Abfolge beschrieben werden. Die Zeitachse verläuft von oben nach unten. Im folgenden Beispiel wird der Start des Einschätzungstests dargestellt. Die Objekte sind als anonyme Objekte ihrer Klasse dargestellt (Schreibweise :Klasse ).

Das Sequenzdiagramm soll auf Konsistenz mit den Klassen geprüft werden. Die Botschaften im Diagramm müssen als Methoden der Objekte deklariert sein.

Übung

1. Zeichnen Sie das Sequenzdiagramm für das vom Benutzer ausgelöste Stoppen des Einschätzungstests.
2. Zeichnen Sie ein Sequenzdiagramm für den Start des Reaktionstests.

6.2 Objektorientiertes Design (OOD)

Während bei OOA ein Modell des Problembereichs entwickelt wird, muss im OOD das Modell so erweitert werden, dass es implementiert werden kann. Dazu müssen Klassenstruktur, Attribute und Methoden modifiziert, ergänzt und verfeinert werden. Zudem werden Assoziationen präzisiert und Vererbungsstrukturen verfeinert und eine erste Modellierung der Benutzungsoberfläche vorgenommen.

Das OOD-Modell ist ein genaues Abbild des späteren Programms.

Die Benutzungsoberfläche

Vorgaben

• Man muss zwischen den Testarten wählen können
• Man benötigt ein Zeichenfenster
• Man benötigt ein Fenster zum Zeigen des Hilfetextes und der Ergebnisse
• Man benötigt Schaltflächen zum Starten und Stoppen eines Testes

Aus diesen Vorgaben entsteht ein erster Prototyp der Benutzungsoberfläche.

Reaktionstest

Einschätzungstest

6.3 Objektorientierte Programmierung (OOP)

Das OOD ist eng verbunden mit der Implementierung des Modells in einer objektorientierten Programmiersprache.

Übung

1. Implementieren Sie die Klassen Test und Reaktiontest.
   Erstellen Sie eine GUI-Klasse zum Testen eines Objektes der Klasse Reaktiontest.
2. Implementieren Sie die Klassen Einschaetzungstest und Konzentrationstest.
   Erstellen Sie GUI-Klassen zum Testen eines Objektes der jeweiligen Klasse.

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Autor: Jürgen Dehmer, A. Sessler, G. Liebrich
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